(57)【要約】【課題】潤滑油のリターン経路を確保することができる往復動型流体機械を提供する。【解決手段】バルブプレート(58)を介してシリンダブロック(46)の一方側に固定され、その内部に潤滑油を含む作動流体の吐出室(66)を有するとともに、吐出室の作動流体と潤滑油とを分離する潤滑油分離装置(72)を有するシリンダヘッド(14)と、潤滑油分離装置から分離された潤滑油をクランク室(16)に戻すリターン経路(80)とを具備し、リターン経路は、シリンダヘッドに穿設されたヘッド連通路(82)と、バルブプレート内に有底部(85)を設けてシリンダブロック側からシリンダヘッド側に向けて穿設され、シリンダブロックに複数穿設された各シリンダボアの外周側位置を少なくとも囲繞するプレート連通路(84)と、シリンダブロックに穿設されたブロック連通路(92)とを含む。【選択図】図３
2007198250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブプレートを介してシリンダブロックの一方側に固定され、その内部に潤滑油を含む作動流体の吐出室を有するとともに、該吐出室の前記作動流体と前記潤滑油とを分離する潤滑油分離装置を有するシリンダヘッドと、
前記シリンダブロックの他方側に向けて延出され、その内部に回転軸と一体的に回転運動する斜板を配置したクランク室を有するケーシングと、
前記シリンダブロックに対して同心円上に中心を有して複数穿設され、前記斜板の回転運動に伴ってその内部で往復運動するピストンを有するシリンダボアと、
前記潤滑油分離装置から分離された潤滑油を前記クランク室に戻すリターン経路と
を具備し、
該リターン経路は、前記シリンダヘッドに穿設されたヘッド連通路と、前記バルブプレート内に有底部を設けて前記シリンダブロック側から前記シリンダヘッド側に向けて穿設され、前記各シリンダボアの外周側位置を少なくとも囲繞するプレート連通路と、前記シリンダブロックに穿設されたブロック連通路とを含むことを特徴とする往復動型流体機械。
【請求項２】
前記プレート連通路は、前記各シリンダボアの中心よりも外側に位置する前記シリンダボアの外周形状に沿って穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動型流体機械。
【請求項３】
前記プレート連通路は、前記各シリンダボアの全周を囲繞して穿設されていることを特徴とする請求項２に記載の往復動型流体機械。
【請求項４】
前記往復動型流体機械は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴とする請求項１に記載の往復動型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動型流体機械に係り、詳しくは、使用圧力の高い冷媒を用いた往復動型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動流体機械は、例えば冷凍回路用の圧縮機として用いられており、冷媒を圧縮しているが、この冷媒には通常、潤滑油が含まれている。冷媒中の潤滑油は圧縮機内の摺動面や軸受等の潤滑のみならず、摺動面のシールとしての機能を有する（例えば、特許文献１参照）。しかし、この潤滑油が冷凍回路内を循環する場合には冷凍回路の冷房能力を低下させる要因となる。
【０００３】
このため、吐出室からの圧縮冷媒と潤滑油とを分離する潤滑油分離装置を有し、リターン経路を介して潤滑油をクランク室に戻す圧縮機がある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２２３１７９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１は吐出室とクランク室とを接続する制御弁を有し、この制御弁の開閉に応じて吐出室内の潤滑油をクランク室に戻す圧縮機である。具体的には、クランク室への潤滑油の戻り量は制御弁の開閉動作に依存しており、潤滑油は制御弁の開弁時に圧縮冷媒とともにクランク室に戻されるので、仮に低速高負荷時の如く制御弁の全閉状態が長く続く場合には、潤滑油がクランク室に戻らないとの問題がある。
【０００５】
一方、上記特許文献２に記載の潤滑油分離装置を有する圧縮機の場合には、制御弁の開閉動作に依存しない。しかしながら、自然系のＣＯ２（炭酸）ガスを冷媒として用いた場合にはやはり問題が生ずることになる。すなわち、この場合のリターン経路にはフィルタや、クランク室への戻り量を規定するオリフィスを有しており、これらフィルタやオリフィスの目詰まりが生じ、潤滑油がクランク室に戻り難くなるとの問題がある。ＣＯ２冷媒の作動領域は高圧側にて超臨界領域で使用されており、この使用圧力はフロン冷媒に比して高くなるので、フィルタやオリフィスの径を極端に小さくしなければならないからである。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、潤滑油のリターン経路を確保することができる往復動型流体機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成すべく、請求項１記載の往復動型流体機械は、バルブプレートを介してシリンダブロックの一方側に固定され、その内部に潤滑油を含む作動流体の吐出室を有するとともに、吐出室の作動流体と潤滑油とを分離する潤滑油分離装置を有するシリンダヘッドと、シリンダブロックの他方側に向けて延出され、その内部に回転軸と一体的に回転運動する斜板を配置したクランク室を有するケーシングと、シリンダブロックに対して同心円上に中心を有して複数穿設され、斜板の回転運動に伴ってその内部で往復運動するピストンを有するシリンダボアと、潤滑油分離装置から分離された潤滑油をクランク室に戻すリターン経路とを具備し、リターン経路は、シリンダヘッドに穿設されたヘッド連通路と、バルブプレート内に有底部を設けてシリンダブロック側からシリンダヘッド側に向けて穿設され、各シリンダボアの外周側位置を少なくとも囲繞するプレート連通路と、シリンダブロックに穿設されたブロック連通路とを含むことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明では、プレート連通路は、各シリンダボアの中心よりも外側に位置するシリンダボアの外周形状に沿って穿設されていることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、プレート連通路は、各シリンダボアの全周を囲繞して穿設されていることを特徴としている。
更にまた、請求項４記載の発明では、往復動型流体機械は、ＣＯ２冷媒を用いた冷凍回路の循環経路に介挿されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
従って、請求項１記載の本発明の往復動型流体機械によれば、バルブプレートには、各シリンダボアの外周側位置を囲繞するプレート連通路が穿設されており、このプレート連通路の一端側はヘッド連通路を介して潤滑油分離装置に連通し、他端側はブロック連通路を介してクランク室に連通している。よって、バルブプレート内におけるリターン経路の長さが従来に比して長くなり、径を極端に小さくせずにリターン経路が確保可能となる。
【００１０】
また、請求項２記載の発明によれば、リターン経路内の潤滑油は流路抵抗の少ない経路に沿ってブロック連通路に達するので、リターン経路の長さが従来に比して確実に長くなる。
更に、請求項３記載の発明によれば、プレート連通路が各シリンダボアの全周を囲繞した円形状に穿設されているので、潤滑油によるシール性が良好となる。
【００１１】
更にまた、請求項４記載の発明によれば、使用圧力が高いＣＯ２冷媒を用いても、バルブプレートのシール性が確保される。また、ＣＯ２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１に示されるように、本実施形態はＣＯ２冷媒を用いた斜板式の可変容量型圧縮機（往復動型流体機械）４に適用されており、当該圧縮機４は車両用空調装置の冷凍回路の一機器として構成される。詳しくは、この冷凍回路には圧縮機４、ガスクーラ、膨張弁及び蒸発器が順次介挿されている。上記冷媒は潤滑油を含み、この潤滑油は圧縮機４内の軸受や種々の摺動面を潤滑する他、摺動面のシールする機能をも発揮する。
【００１３】
この圧縮機４はフロントハウジング（ケーシング）１２を備え、このフロントハウジング１２の後方側にはシリンダヘッド１４が接合されており、これらフロントハウジング１２とシリンダヘッド１４とは、ボルト孔６７に挿入された複数のボルト６８により結合されている。
より具体的には、フロントハウジング１２はシリンダヘッド１４に向けて大径となる筒形状をなし、それぞれ開口した両端を有しており、フロントハウジング１２内にはクランク室１６が形成されている。クランク室１６内にはシャフト（回転軸）１８が配置されている。このシャフト１８は段付き形状なし、その一端側がフロントハウジング１２から突出し、その突出端には駆動ディスク２０がナット２２を介して取り付けられている。詳しくは、この駆動ディスク２０は電磁クラッチ２４を介して駆動プーリ２６に連結可能に配置されており、駆動プーリ２６は軸受２８を介してフロントハウジング１２に回転自在に支持されている。
【００１４】
そして、電磁クラッチ２４がＯＮ作動されたときには、電磁クラッチ２４は駆動プーリ２６と駆動ディスク２０とを一体的に連結し、シャフト１８を駆動プーリ２６とともに一方向に回転させる。これに対し、電磁クラッチ２４がＯＦＦ作動されたときには、電磁クラッチ２４は駆動プーリ２６と駆動ディスク２０との間の連結を解除し、駆動プーリ２６からシャフト１８への動力の伝達を断つ。
【００１５】
シャフト１８は軸受３０，３２を介してフロントハウジング１２内に回転自在に支持されている。また、フロントハウジング１２内において、シャフト１８の一端側と軸受３０との間にはリップシール３４が配置され、リップシール３４はクランク室１６を気密に区画している。更に、シャフト１８には円盤状のロータ３６が固定され、ロータ３６の背面側には軸受３８が配置されている。シャフト１８には、このシャフト１８の回転を斜板４０に伝達するアーム４２が固定されており、これらロータ３６とアーム４２とはヒンジ４４を介して連結されている。そして、上述した斜板４０はシャフト１８の回転軸線に直交する仮想面に対して傾斜可能に構成され、斜板４０はシャフト１８の外側で揺動する。
【００１６】
フロントハウジング１２内にはシリンダブロック４６が配設されている。なお、このシリンダブロック４６はフロントハウジング１２に一体的に構成されても良い。また、シリンダブロック４６には、シャフト１８を中心とした周方向に所定間隔を存して７つのシリンダボア４８が配設され、各シリンダボア４８内にはピストン５０が収容されている。ピストン５０はシリンダボア４８から突出したテールを有し、このテールに斜板４０の外周縁を挟む一対のシュー５２が保持されている。そして、斜板４０はその回転時にシュー５２の内面に摺接される。
【００１７】
これにより、駆動プーリ２６の回転がシャフト１８に伝達されると、シャフト１８はアーム４２を介して斜板４０を回転させる。斜板４０の回転運動は、シュー５２を介してピストン５０の往復動に変換される。一方、斜板４０の傾斜角が変更されると、ピストン５０のストローク量が変更され、ひいては圧縮機４の吐出容量が調整される。
シリンダヘッド１４はフロントハウジング１２に向けて開口したカップ形状をなし、その開口端がシリンダガスケット５４、金属製の吸入リード弁５６、金属製のバルブプレート５８、及びヘッドガスケット６０を介してシリンダブロック４６やフロントハウジング１２に気密に連結されている（図２）。シリンダヘッド１４内には冷媒の吸入室６４と吐出室６６とが形成され、吸入室６４は吐出室６６の周囲に配置されている。吸入室６４は、バルブプレート５８等の吸入孔を介して各シリンダボア４８に連通することができ、この吸入孔はシリンダボア４８側から開閉される吸入リード弁５６により開閉される。また、クランク室１６と吸入室６４とは、シリンダヘッド１４、バルブプレート５８等やシリンダブロック４６に穿設された通路７０を介して常時連通されている。この通路７０はその途中に固定絞りを有し、クランク室１６内の圧力を吸入室６４側に向けて徐々に逃がすことができる。
【００１８】
一方、吐出室６６はバルブプレート５８等の吐出孔を介して各シリンダボア４８に連通し、この吐出孔は吐出リード弁６２により開閉される。この吐出リード弁は弁押さえ６３とともに吐出室６６側にボルトで取り付けられている。また、吐出室６６とクランク室１６とは通路（図示しない）を介して連通されており、この通路は電磁制御弁（図示しない）によって開閉可能に構成されている。これにより、上記吐出容量が調整され、蒸発器からの吹き出し温度が一定に制御される。
【００１９】
また図示されていないが、シリンダヘッド１４の周壁には吸入口及び吐出口が形成されており、吸入口は蒸発器に接続されているとともに、吸入室６４に連通されている。一方、吐出口は潤滑油分離装置７２を介して吐出室６６に連通されているとともに、ガスクーラに接続されている。
具体的には、図１に示される如く、この潤滑油分離装置７２は吐出室６６と吐出口との間に配設されている。この潤滑油分離装置７２は分離室７８を有し、この分離室７８には分離管７６が上方から圧入固定されている。そして、分離室７８の内周面と分離管７６の外周面との間には環状の空間が形成され、シリンダヘッド１４の適宜位置には吐出室６６とこの環状の空間とを連通させる冷媒噴出孔７４が形成されている。更に、分離室７８の下方には貯油室７９が形成されており、この貯油室７９とクランク室１６とはリターン経路８０を介して連通されている。
【００２０】
本実施形態のリターン経路８０は、シリンダヘッド１４側に穿設され、フィルタを有するオリフィスが介挿されたヘッド連通路８２と、バルブプレート５８に穿設されたプレート連通路８４と（図３）、シリンダブロック４６側に穿設されたブロック連通路９２とから構成され、潤滑油分離装置７２にて分離された潤滑油をクランク室１６に戻している。
より具体的には、貯油室７９はヘッド連通路８２に接続されており、このヘッド連通路８２はヘッドガスケット６０をも貫通してプレート連通路８４に連通されている。
【００２１】
プレート連通路８４は図３に示されている。つまり、同図（ａ）は吸入リード弁５６側から見たバルブプレート５８の正面図であり、このバルブプレート５８の背面側にはヘッドガスケット６０が当接されている。また、プレート連通路８４は、７つのシリンダボア４８の中心よりも外側に位置するシリンダボア４８の外周形状に沿って穿設されている。詳しくは、同図（ａ）に示される如く、プレート連通路８４は、シリンダボア４８の外周形状に沿う７つの外周部８６と各外周部８６を接続する６つの接続部８８とを有しており、プレート連通路８４の一端８７は、バルブプレート５８を貫通してヘッド連通路８２に接続されている（同図（ｂ））。また、プレート連通路８４の他端９０は、ブロック連通路９２に接続され、このブロック連通路９２は吸入リード弁５６及びシリンダガスケット５４をも貫通してクランク室１６に達している。なお、本発明のプレート連通路は、７つのシリンダボア４８の外周形状に沿わせずに、各シリンダボア４８の外周側位置を少なくとも囲繞して形成されていても良い。
【００２２】
一方、本実施形態のプレート連通路８４は、シリンダボア４８の内周形状に沿う７つの内周部８９も有している。換言すれば、このプレート連通路８４は、外周部８６と内周部８９とによって各シリンダボア４８の全周を囲繞して穿設されている（同図（ａ））。そして、これら外周部８６、内周部８９及び接続部８８はバルブプレート５８を貫通せず、吸入リード弁５６側からヘッドガスケット６０側に向けて穿設された有底部８５をそれぞれ有している（同図（ｂ））。
【００２３】
上述した圧縮機４では電磁クラッチ２４がＯＮ作動されると、シャフト１８は、外部からの動力が電磁クラッチ２４を介して伝達されて回転する。このシャフト１８の回転は斜板４０を介してピストン５０の往復運動に変換され、各ピストン５０の往復運動は、吸入室６４内の冷媒が吸入リード弁５６を介してシリンダボア４８に吸入される吸入工程と、シリンダボア４８内で冷媒が圧縮される圧縮工程と、圧縮された冷媒が吐出リード弁６２を介して吐出室６６に吐出される吐出工程とからなる一連のプロセスを実施する。なお、この冷媒の吐出容量は、電磁制御弁の開閉作動によってクランク室１６内の圧力を制御し、ピストン５０のストローク長を増減させることにより調整される。
【００２４】
吐出室６６内の圧縮された冷媒は、冷媒噴出孔７４を通過して分離室７８に流入し、分離管７６の外周面を旋回しながら下降する。この過程にて、圧縮された冷媒は分離管７６内を通じて上昇して吐出口に至り、この吐出口７６からガスクーラに向けて送出される。これに対し、圧縮された冷媒中の潤滑油は遠心分離の原理に基づいて冷媒から分離され、分離室７８の内周面を伝って流下し、潤滑油は貯油室７９に導かれて蓄えられる。
【００２５】
ここで、貯油室７９内の潤滑油は貯油室側７９とクランク室側１６との間の圧力差に基づき、リターン経路８０を通じてクランク室１６に向けて戻される。詳しくは、ヘッド連通路８２を介してプレート連通路８４の一端８７に達した潤滑油は、抵抗の少ない流路、すなわち、外周部８６及び接続部８８に沿ってバルブプレート５８内を反時針回りに流れて他端９０に達する。同時に、潤滑油は内周部８９に沿っても流れる。そして、他端９０に達した潤滑油はブロック連通路９２を介してクランク室１６に達し、軸受３０、３２等の潤滑に供される。
【００２６】
以上のように、本発明によれば、バルブプレート５８には、各シリンダボア４８の外周側位置を囲繞するプレート連通路８４が穿設されており、このプレート連通路８４の一端８７はヘッド連通路８２を介して貯油室７９に連通し、他端９０はブロック連通路９２を介してクランク室１６に連通している。よって、バルブプレート５８内におけるリターン経路の長さが従来に比して長くなり、リターン経路内の径を極端に小さくせずにリターン経路が確保可能となる。
【００２７】
また、リターン経路８０内の潤滑油は流路抵抗の少ない経路（外周部８６及び接続部８８）に沿ってブロック連通路９２に達するので、リターン経路の長さが従来に比して確実に長くなるし、プレート連通路８４が各シリンダボア４８の全周を囲繞した円環状に穿設されているので（外周部８６及び内周部８９）、金属接触によるバルブプレート５８と吸入リード弁５６との潤滑油によるシール性が良好となる。
【００２８】
更にまた、使用圧力が高いＣＯ２冷媒を用いても、バルブプレート５８のシール性が確保されるし、ＣＯ２冷媒を用いれば、環境負荷の軽減に大きく貢献する。
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、リターン経路８０は連続した１本の流路として構成されているが、複数本の流路から構成されていても良く、この場合にも上記と同様に、潤滑油のリターン経路を確保するとの効果を奏する。
【００２９】
また、本発明の往復動型流体機械は、固定容量型の圧縮機や膨張機にも同様に適用できることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る往復動型流体機械の縦断面図である。
【図２】図１の流体機械における要部拡大図である。
【図３】（ａ）は図１のバルブプレートの正面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
４  圧縮機（往復動型流体機械）
１２  フロントハウジング（ケーシング）
１４  シリンダヘッド
１６  クランク室
１８  シャフト（回転軸）
４０  斜板
４６  シリンダブロック
４８  シリンダボア
５０  ピストン
５８  バルブプレート
６６  吐出室
７２  潤滑油分離装置
８０  リターン経路
８２  ヘッド連通路
８４  プレート連通路
８５  有底部
９２  ブロック連通路
【図１】
2007198250.tif 000003
【図２】
2007198250.tif 000004
【図３】
2007198250.tif 000005